1940年10月，在百团大战中遭到重创后，日军决定对八路军展开疯狂报复。为此，日军集中了数万兵力，分成小梯队，对八路军根据地进行了疯狂的扫荡。这期间，日军为了让八路军失去赖以生存的土地，对根据地进行了三光政策，杀光、烧光、抢光。
在这样的背景下，1940年10月20日，日军中佐冈崎率领一支500人的支队向太岳根据地腹地挺进。当时参与这次行动的还有多支日军小队，一共6000多人。为了尽快找到八路军主力，每支日军小队都是单独行动，互不干扰。
这样的策略，给冈崎支队带来了幸运，也带来了不幸
冈崎支队的幸运在于，因为行动隐秘，他们行军了一天一夜，竟然没有遭遇到任何八路军，也就没有发生任何战斗。也是因此，八路军根本不知道有一支日军部队已经偷偷摸进了自己的根据地。
在行军了一天一夜之后，冈崎支队最终在蟠龙镇东面与129师遭遇。129师师长刘伯承见日军来势汹汹，认定日军是朝八路军总部而来，于是便命令772团和决死25团、38团狙击冈崎支队。
奈何冈崎支队火力太过凶猛，129师的3个团没能有效地阻止他们前进。在突破了129师的防线后，一向谨慎的冈崎见前面地势险要，没敢继续前进，便通过电台报告自己的位置，并呼叫周边的鬼子。在冈崎的呼叫下，各路鬼子同时向根据地扑来。
在汇报了情况后，冈崎突然调转前进方向，朝西井镇方向前进。在这里，冈崎又误打误撞闯进了八路军黄崖洞兵工厂。
当时，兵工厂由129师385旅14团负责防备。但该部队防备疏忽，最终让兵工厂落入了冈崎支队的手上。之后，冈崎支队又把目标转向洪水镇。在对洪水镇进行了大扫荡后，冈崎志得意满，决定就此返回。
此时，彭总见冈崎支队犹入无人之境，十分生气，便决定集结重兵，吃掉冈崎支队这支深入的孤军。之后，彭总便给129师下命令：不惜一切代价，将冈崎支队消灭。
但这场战斗的难度却超过了所有人想象，以至于战斗的过程中，彭总和刘伯承、以及陈赓罕见的爆发了争执。
战斗到一半时，担任主攻任务的陈赓便向彭总说：“这样打下去，代价太大了！”。但彭总不为所动，说：“就是拼光了，也要消灭掉这群鬼子！”
而刘伯承同样对彭总说：“我们伤亡太大了，你这样打就是赌气，这一仗，我不同意再打了！”。此时彭总更着急了，对刘伯承下死命令：“拿不下这群鬼子，我撤销你们129师的番号！”
但这场战斗打到最后，却以我军失利告终。随着敌人援军的到来，彭总只能下令撤退。战后统计时，这场战斗的成果十分惨烈，虽然消灭了400多名鬼子，但我军却伤亡3000多人。之所以伤亡如此巨大，有3个原因。
第一是敌人占据了关家脑这一地理位置
冈崎见八路军朝洪水镇包围过来后，便边打边向洪水镇南面撤退。当撤退到一个叫关家垴的村子时，冈崎发现自己已经被包围了，便下令在关家垴修筑工事，固守待援。
关家垴是高原梯田地貌，属于居高临下，易守难攻。冈崎占领关家垴后，便捉了300多名农民修筑工事。冈崎这个非常懂得修筑工事，为了防止八路军炮击，他将战壕挖得非常深。同时，在战壕里，他还挖了很多个猫耳洞，用于藏人。
并且，为了加强外围阵地，冈崎还在关家垴山脚挖了300多个散兵坑，将山头围绕起来，形成外围阵地。
同时，冈崎敏锐地看到了关家垴南面的柳树垴，这是一处比关家垴略高的阵地。他派兵及时占领了柳树垴，并在这里架设了重机枪，于是柳树垴和关家垴相互形成火力支援。
也正是这样的交叉火力，让无数的八路军倒在了冲锋的路上。
第二是敌人的装备优势十分明显
冈崎支队有500人，而参与围攻的八路军有一万多人，人数比可谓是20比1，远远超过了正常的3:1的攻守比例。但最终没能吃掉这群鬼子，一大原因就是冈崎支队的火力太猛了。
冈崎支队虽然只有500人，但包含3个步兵中队、一个炮兵中队、3门三炮、一支工兵分队、一个医护小队、一个后勤小队。可谓是麻雀虽小，五脏俱全。并且这支部队都是老兵，身经百战，武器弹药充足。
据日方史料记载，关家垴战役中，冈崎支队一共消耗机枪子弹接近12万发，92步兵炮炮弹110枚，94式山炮炮弹654枚，可见日军的火力是多么的强大。
日军的火力之所以那么猛，就是因为他的后勤小队十分强大。冈崎支队支队一共配备了243匹马，这也是他们为何能长驱直入，并且能够带那么多武器弹药的原因。
也正是因为武器弹药充足，在被八路军一万多人包围后，冈崎支队虽然只有500人，但一点也没有慌。也正是因此，八路军才付出了巨大的伤亡。
战斗在持续了2天之后，因为敌人的援军即将抵达关家垴，彭总被迫下令撤退。
关家垴战役并不是八路军擅长的运动战，而是攻坚战，八路军并没有充足的攻坚战经验，战术单一，再加上关家垴地势险要，以及日军装备精良，以至于八路军付出了巨大的代价。彭总晚年在回忆起这场战斗时，说这是自己生平的四大败仗之一。
